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 一、 前言

1987年以前，我國(guó)純堿包裝處于落后的手工操作，稱(chēng)量不準(zhǔn)確、作業(yè)條件差、勞動(dòng)強(qiáng)度大。自1984年起，天津和青島堿廠先后從西德進(jìn)口“3NWEDSO”型（三秤）純堿包裝機(jī)（即小袋包裝機(jī)，以下簡(jiǎn)稱(chēng)包裝機(jī)），并于1987年在天津堿廠首先投入使用，至此，我國(guó)純堿生產(chǎn)開(kāi)始采用自動(dòng)定量包裝機(jī)。1987年我公司堿廣的氨堿系統(tǒng)為涼堿改造工程配套，也相繼從西德引進(jìn)“VELOX型（二秤）包裝機(jī)。1986年在化工部的主持下，由無(wú)錫化機(jī)廠和南京第一化工儀表廠等單位聯(lián)合，以天津堿廠逬口的包裝機(jī)為樣機(jī)，開(kāi)始設(shè)計(jì)生產(chǎn)“3TW”型（三秤）包裝機(jī)，作為新建三大堿廠的配套設(shè)備。90年代初，無(wú)錫縣包裝機(jī)廠在借鑒國(guó)內(nèi)外同類(lèi)設(shè)備的基礎(chǔ)上，又自行設(shè)計(jì)和研制”BFT—3B”型（二秤）包裝機(jī)。

二、 包裝機(jī)的選型和開(kāi)發(fā)

縱觀國(guó)內(nèi)外各種型式的包裝機(jī)，其結(jié)構(gòu)和原理基本是一樣的，包裝系統(tǒng)由主機(jī)、輔機(jī)、封口、電控等部份組成。為了提高包裝線工作效力、滿足生產(chǎn)需要，一般在一條包裝線上安裝多秤條統(tǒng)，即二秤或三秤。從實(shí)際生產(chǎn)疏力看以秤優(yōu)于三秤，雙秤的實(shí)際能力達(dá)到600包/h.Hij三秤的實(shí)際能力不足800包/L另外三秤的結(jié)構(gòu)不合理，其落料斗上端開(kāi)口大，加大了落料距離，落料時(shí)間相應(yīng)加長(zhǎng)，影響包裝機(jī)的能力為了彌補(bǔ)這一缺陷，在落料斗與秤斗之間又増?jiān)O(shè)一個(gè)中間倉(cāng)，中間倉(cāng)的底閥與秤斗的底閥受物料沖擊的作用是不一樣的。秤斗內(nèi)的料是雙螺旋逐步加入的，沖擊作用較緩.而中間倉(cāng)的料是瞬間從秤斗中落下來(lái)的.這樣的沖擊作用顯然要激烈得多。那么，中間倉(cāng)的底閥要長(zhǎng)期頻繁的受集中力量的沖擊,其密封的可靠性就難于保證，其結(jié)果必然要影響整機(jī)為稱(chēng)量精度并増加包裝口的粉塵。而且，就能耗、土建投資、設(shè)備投資的節(jié)余與生產(chǎn)能力的増加相比較結(jié)果還是二秤的型式優(yōu)于三秤。

引進(jìn)國(guó)外包裝機(jī)的幾家純賊廠在投產(chǎn)之前，都投入了大量的人力和物力，經(jīng)歷了較長(zhǎng)時(shí)間的反復(fù)調(diào)試和改造過(guò)程.還都不盡理想。某些功能和裝置不適合純堿包裝的需要.操作維修不易掌握，況且價(jià)格昂貴，零配件難以保證屁年仍需花費(fèi)大量的外匯。即便是國(guó)內(nèi)自行開(kāi)發(fā)的“3TW”型包裝機(jī)的電氣元器件大部份仍然依靠進(jìn)口。而我們選型的原則是在確保精度，滿足設(shè)計(jì)能力的基礎(chǔ)上，力求整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠，造價(jià)低，而且國(guó)產(chǎn)化也是至關(guān)重要的。為此，我們與江蘇省無(wú)錫縣包裝機(jī)廠共同合作研制開(kāi)發(fā)了“BFT—3B”型國(guó)產(chǎn)高效自動(dòng)定量純堿包裝機(jī)。

包裝機(jī)的工作速度取決于以下幾個(gè)因素：整料速度、進(jìn)料事式、電子秤的機(jī)械反應(yīng)速度和也子數(shù)據(jù)處理函度等方面。一般來(lái)說(shuō)目前水平的電子秤傳感器的反應(yīng)能力已經(jīng)足夠快-，而對(duì)于包裝機(jī)稱(chēng)量來(lái)說(shuō)，主要是解決動(dòng)態(tài)沖擊的不確定性，而這主要是給料速度問(wèn)題。經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可總結(jié)以下的經(jīng)驗(yàn)公式；

平均動(dòng)態(tài)測(cè)量誤差△="(給料速度V)〃20式中：△單位為kg；V單位為kg/s。根據(jù)這個(gè)公式推算，如果為了保證動(dòng)態(tài)測(cè)重誤差左Vle(e=0.05kg)，那么最后的小給料速度VbVlkg/s

一般設(shè)計(jì)的給料速度分二段，即大給料與小給料，為了保證小給料最后測(cè)重的正確，小給料時(shí)間tN3s,作為40kg包裝的大給料速度為多少合適呢？我們不妨分析下面的總計(jì)量時(shí)間周期公式：

總周期T=大給料時(shí)間Ta+小給料時(shí)間

其中:Ta=(40—3V_b—Aa)/Va,VV_b=l

.'.Ta=(40—3—Aa)/Va=(37-Va²/20)/Va

Tb=(△a+3)/Vi,

=Va²/20+3

所以：T=Ta+T»

=(37-Va720)/Va+Va²/20+3=37/Va-Va/20+Va²/20+3

選取Va(優(yōu)化)=7kg/s時(shí),T=10.38秒。且最小，加上稱(chēng)筒去皮重，排料時(shí)間，平均每一秤時(shí)間為11秒(指單秤)，每小時(shí)能力最多為327次。這樣的計(jì)算結(jié)果表明，提高進(jìn)料速度較難提高包裝機(jī)速度，必須開(kāi)辟新的設(shè)計(jì)思路o

無(wú)錫縣包裝機(jī)廠研制的“BFT—3B”型包裝機(jī)是根據(jù)國(guó)內(nèi)外同類(lèi)機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)'大螺旋進(jìn)給料到粗給料值時(shí)，電腦控制停止大螺旋工作.并同時(shí)關(guān)閉大閥門(mén)；小螺旋繼續(xù)工作到細(xì)給料值時(shí)，停止小螺旋工作，同時(shí)關(guān)閉小閥門(mén)。在這樣的運(yùn)行中，大螺旋的工作時(shí)間大概只占周期的一半左右，其余時(shí)間處于等待狀態(tài)。為了充分利用這段等待時(shí)間，我們大膽革新，創(chuàng)造一種預(yù)加料法，即在二次給料的基礎(chǔ)上再增加一次給料。圖1所示為這一方法的實(shí)現(xiàn)原理.其工作過(guò)程改為:大螺旋工作到粗給料值時(shí).只關(guān)閉大閥門(mén)，而大螺旋繼續(xù)工作一段時(shí)間.這段時(shí)間的出料儲(chǔ)存在大閥門(mén)的上面，見(jiàn)圖示中帶“※”的容積斗內(nèi)，而不落到稱(chēng)量筒內(nèi)，等下一包工作時(shí)，打開(kāi)太閥門(mén)，這部份料即一下子落入稱(chēng)景筒內(nèi)。這部份數(shù):量的多少取決于大螺旋繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間，由電腦定時(shí)設(shè)定?？梢匀斯ぴO(shè)置促據(jù)實(shí)際情況可多可少。這樣的設(shè)計(jì)機(jī)械上只要増?jiān)O(shè)一個(gè)存預(yù)加料的存料倉(cāng)。電腦里只占用了一個(gè)定時(shí)器，設(shè)置一個(gè)定時(shí)程序，非常簡(jiǎn)單方便。上述設(shè)計(jì)充分利用了給料控制器的空間和時(shí)間，使進(jìn)料過(guò)程中的每一秒鐘都得到發(fā)揮尚屬首創(chuàng)。經(jīng)實(shí)踐考核大大提高了稱(chēng)量速.度。另外.還有一個(gè)潛在的優(yōu)點(diǎn)：大螺旋如果速度合適運(yùn)行時(shí)間可以占一個(gè)包裝運(yùn)行周期，一包包之間恰到好處，達(dá)到連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，那么電機(jī)就不用頻繁開(kāi)停，帶來(lái)的好處就會(huì)更多。

圖1

“BFT—3B"型包裝機(jī)的計(jì)量稱(chēng)重是以微機(jī)控制，采用80年代最新計(jì)算機(jī)芯片：INTEL公司的MCS8031單片機(jī)，并引用了國(guó)際上推廣的STD標(biāo)準(zhǔn)總線結(jié)構(gòu).所有輸入輸岀均采用

了光電隔離和無(wú)觸點(diǎn)電子開(kāi)關(guān).符合先進(jìn)性和使用的可靠性，并具有稱(chēng)重顯示、產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)、超差報(bào)警、自診斷、自恢復(fù)、自動(dòng)退皮、斷電保護(hù)及顯示故障原因等功能。為保證計(jì)量精度和調(diào)整包裝速度，設(shè)計(jì)了預(yù)加料量0?40kg無(wú)級(jí)可調(diào)，大大提高T整機(jī)的性能。

“BFT—3B”型包裝機(jī)的稱(chēng)量精度和包裝速度二者之間的配合達(dá)到最佳水平，所有元器件國(guó)內(nèi)配套，實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，造價(jià)僅為進(jìn)口機(jī)的五分之一，是國(guó)產(chǎn)同類(lèi)機(jī)的二分之一。達(dá)到了我們選擇理想機(jī)型并共同合作開(kāi)發(fā)的預(yù)期目的。

三、BFT—3B型包裝機(jī)簡(jiǎn)介

1. 主要技術(shù)指標(biāo)和使用條件

包裝能力：700—750包/h

稱(chēng)量精度：?jiǎn)未鼮?plusmn;0.4%；10袋平均為工0.2%

稱(chēng)量范圍：20?50kg/包

使用環(huán)境：溫度。?40C；空氣相對(duì)濕度W90%

電源：電壓380V±10%；頻率50Hz：功率13.35kW；

氣    源：干燥、潔凈、壓力平穩(wěn)的壓縮空

氣.P=0.4?0.6MPa；耗氣量0.6m7min：除塵耗氣量3600m7h

重量：3000kg

2. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述

1. 上料斗：系不銹鋼制作，上接貯料倉(cāng)下聯(lián)插板閥。貯料倉(cāng)內(nèi)配有二個(gè)分別檢測(cè)“高、低”料位的電容料位計(jì)。
2. 插板閥：每個(gè)電子秤配一個(gè)矩形插板閥，裝在上料斗的岀口，包裝機(jī)工作時(shí)全開(kāi)，停圖2

止工作或檢修時(shí)全閉。

3. 雙螺旋給料器：每個(gè)電子秤配一組雙蝶旋給料器，它包括大、小螺旋運(yùn)輸機(jī)及其下料控制閥門(mén).且大閥門(mén)的上面設(shè)有一個(gè)預(yù)加料的有料倉(cāng)。根據(jù)不同的物料可調(diào)節(jié)粗、細(xì)給料比.以

達(dá)到合理的稱(chēng)量速度和稱(chēng)量精度。

（4）       秤體：每個(gè)電子秤的秤體由一個(gè)斗框、一個(gè)傳感器、一個(gè)秤筒組成。傳感器直接感受物料的重量并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)送到電腦系統(tǒng)內(nèi)。秤筒底部有雙門(mén)翻板閥。

（5）      包裝口：是物料進(jìn)入空袋的咽喉，裝有前后一對(duì)防塵式的袋夾和由氣缸控制的傳遞套袋操作信息的限位開(kāi)關(guān)。套袋口做成夾套式，起到抽氣吸塵作用。

以上各部份凡是接觸物料的部件均采用不銹鋼材料制成。

（6）       皮帶輸送機(jī)：輸送機(jī)仿造我公司從西德進(jìn)口的“VEL0X"機(jī)型的結(jié)構(gòu)，它具有調(diào)速和適應(yīng)不同額定袋重的升降機(jī)構(gòu)，同時(shí)采用涂膠轉(zhuǎn)鼓的傳動(dòng)裝置，以及表面光滑、抗噪音、無(wú)接縫的薄型膠帶，皮帶機(jī)的兩側(cè)有光滑的擋袋板。

（7）      封口部件：包括卷邊機(jī)和縫包機(jī)?？p包機(jī)采用國(guó)產(chǎn)GK35—2型，并輔以人工卷邊支架?？p包機(jī)的工作速度與輸送機(jī)的速度同步。

（8）       電控設(shè)備：包括現(xiàn)場(chǎng)操作箱和微機(jī)控制柜。后者安裝在環(huán)境清潔的控制室內(nèi)，柜內(nèi)集電腦與動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部件于一體。

還有，除塵裝置：純堿包裝時(shí)粉塵飛揚(yáng)，為保持良好的工作環(huán)境，保障包裝機(jī)能正常連續(xù)地工作，必須配置除塵裝置。它由濾塵器、排風(fēng)機(jī)、熱風(fēng)機(jī)等組成。

3-控制系統(tǒng)流程（見(jiàn)圖3）

4.工作程序

當(dāng)物料進(jìn)入料倉(cāng)，料位計(jì)給微機(jī)傳送訊號(hào)，微機(jī)就發(fā)出運(yùn)行指令，將大、小進(jìn)料閥門(mén)打開(kāi)，大、小螺旋同時(shí)工作分別向秤筒內(nèi)喂料。當(dāng)達(dá)到粗給料設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉大閥門(mén)，大、小螺旋繼續(xù)加料，只不過(guò)大螺旋的出料儲(chǔ)存在預(yù)加料斗內(nèi)，小螺旋仍向秤筒內(nèi)喂料。當(dāng)達(dá)到細(xì)給料多定值時(shí)，微機(jī)發(fā)出關(guān)小閥門(mén)、停止小螺耍的角令，定量稱(chēng)重結(jié)束。微機(jī)將顯示秤區(qū)內(nèi)物如的實(shí)際重量，并發(fā)岀允許卸料的指令，£時(shí)人工即可向包裝口上套包裝袋，同時(shí)觸動(dòng)相應(yīng)開(kāi)關(guān)，秤筒門(mén)自動(dòng)打開(kāi)，物料排岀。當(dāng)秤筒門(mén)關(guān)上，微機(jī)自動(dòng)放袋落到輸送帶上，經(jīng)卷邊縫包，包裝過(guò)程完成。與此同時(shí)，微機(jī)判斷各種條件符合又發(fā)出再次運(yùn)行指令。當(dāng)打開(kāi)大閥門(mén)時(shí)，提前預(yù)加的物料將一下子進(jìn)入秤筒內(nèi)，再次稱(chēng)重又重復(fù)進(jìn)行。

圖3

四、BFT—3B型包裝機(jī)的使用情況

由于我公司聯(lián)堿30萬(wàn)噸重灰改造工程正處在土建施工階段，因此，無(wú)錫縣包裝機(jī)廠研制的第一臺(tái)“BFT—3B”型包裝機(jī)只能在敏堿系統(tǒng)爐燒車(chē)間涼堿工段的“大改小”包裝線上進(jìn)行輕質(zhì)純堿包裝的負(fù)荷試車(chē)。并且于1993年7月20日至7月23日組織有關(guān)專(zhuān)家進(jìn)行測(cè)試在定，其查定結(jié)要如下。

1.稱(chēng)量精度測(cè)試

（1）電子秤電腦顯示檢測(cè)

表1                                                                         按凈重考核

（2）      單包重量查定（注：皮重為0.2kg）

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)抽查113包.單包重量最低為39.4kg（毛重），最高為40.50kg（毛重），單包重量合格率為96%。全數(shù)平均單包為40.17kg,合格率為100%。縫包機(jī)運(yùn)行良好，縫口針跡均勻，無(wú)跳針跳線的現(xiàn)象，縫口質(zhì)量合格率為100%.

（3）      連續(xù)10包重量查定

現(xiàn)場(chǎng)共抽查八組，均在合格范圍之內(nèi)，詳見(jiàn)表2。

表2連壌1Q包童量查定

2-包裝速度測(cè)試

（1）      單包稱(chēng)量速度測(cè)試（扣除人工套袋時(shí)間）

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試平均單包落包速度為3.659秒，折合能力為983包/h。   、

（2）       連續(xù)包裝速度查定

配合縫包的包裝速度達(dá)700—750包/h。7月21日該機(jī)1"秤巧遇被硬堿塊堵塞.包裝機(jī)處于單秤（2"秤）作業(yè)，經(jīng)當(dāng)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)其単秤速度為7包/min,即單秤工作能力達(dá)420包/h,超過(guò)原設(shè)計(jì)單秤350?400包/h的能力。事實(shí)證明該機(jī)獨(dú)特的預(yù)加料設(shè)計(jì)發(fā)揮了明顯的作用。

3. 現(xiàn)場(chǎng)粉塵及噪音測(cè)試

距包裝口lm處測(cè)得空氣中的平均含塵戢為4.91mg/m3；設(shè)備噪音為76dB。均符合國(guó)家環(huán)保規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

五、BFT—3B型包裝機(jī)與同類(lèi)機(jī)的對(duì)比及其優(yōu)點(diǎn)

1.包裝機(jī)的比較